Jeux paralympiques & Lames de carbone

Dossier "lames de carbone"

 

Inventées il y a 40 ans [1984] les lames de carbone sont devenues emblématiques des compétitions paralympiques. Les évolutions des prothèses sportives ont révolutionné le handisport. À tel point que certains y voient une sorte de "dopage technologique".

INA sur X [https://x.com/Inafr_officiel/status/1829953552003055847] 31 août 2024

 

Présentation de la Flex-Foot Cheetah

La Flex-Foot Cheetah est un pied en fibre de carbone, haute performance, personnalisé, conçu principalement pour les activités sportives. Elle a été inventée par Van Phillips en 1984. À la suite d'un accident, il s’est fait amputé de la jambe, juste au-dessus de la cheville. Après son accident Van Phillips jugeait que les prothèses du moment inconfortables, bien que légères elles étaient peu flexibles et restituaient mal l’énergie. Inspiré par la forme en L des pattes de guépard ou d'autruche, Phillips élabora une conception initiale et commença à construire un prototype : De par sa conception, il affiche les caractéristiques de course du guépard, l’animal terrestre le plus rapide au monde. Il reproduit le mouvement de la patte arrière du félin qui s’étend pour atteindre le sol tandis que les muscles puissants de sa cuisse tirent son corps vers l'avant. La Cheetah a battu tous les records. Il suffit de regarder des athlètes comme le Sud-africain Oscar Pistorius et l'Allemand Markus Rehm, tous deux détenteurs d’un record du monde, qui ont marqué l'histoire avec le pied Cheetah. C'est le pied de sprint optimal pour les amputés tibiaux et fémoraux.

Source et suite dans La prothèse dans le handisport (PDF pp 4-6)

Documentation pour approfondir

Étude des matériaux utilisés (Tpe-la-prothese-sportive) [archive]

L'évolution de la prothèse est due à l'innovation et l'utilisation de nouveaux matériaux de mieux en mieux adaptés à la course. De nos jours la lame la plus performante au niveau sportif est la flex-foot cheetah.

 

Portraits

En novembre 1986 à Johannesburg, Oscar Pistorius naît avec une maladie congénitale. Il n'a pas de péronés (fibulas) et seulement deux orteils au bout de chacun de ses pieds atrophiés. Ses parents avaient le choix entre le condamner à une vie en fauteuil roulant ou l'équiper de prothèses. Suivant ce dernier choix, les jambes d'Oscar sont amputées sous le genou à l'âge de 11 mois, et six mois plus tard il apprit à marcher sur des piquets en fibre de verre. Ses parents, propriétaires d'une entreprise d'extraction de zinc, l'encouragèrent à faire du sport...

En 2003, à 14 ans, après un accident de wakeboard, Markus Rehm est amputé du tibia droit sous le genou. C’est un coup extrêmement dur pour l'adolescent athlétique habitué à l'activité physique et à la compétition dans son Allemagne natale. Les premiers mois sont difficiles, physiquement et mentalement, jusqu'à ce qu'il pense au vélo. À quoi ça ressemblerait de monter en selle à nouveau ? Une balade réussie dans son quartier suffit pour lui inspirer une nouvelle façon de penser. En 2016, Markus souhaite participer aux Jeux Olympiques de Rio parmi les valides. Sa candidature est cependant refusée après un travail des universités (Cologne, Texas et Tokyo) qui concluent dans un rapport collectif qu'il est "difficile, voire impossible" de déterminer l'avantage que l'amputé du tibia droit peut tirer de sa prothèse. Les chercheurs estiment que Rehm est "désavantagé dans sa course d'élan" mais que sa prothèse "améliore sa technique de saut"¹. L'Allemand est ainsi contraint de renoncer aux Jeux Olympiques, ce qui ne l'empêche pas de participer aux Jeux Paralympiques et de décrocher deux nouvelles breloques en or, au saut en longueur (avec un nouveau record paralympique à 8,21 m) et au 4 x 100 m. Markus porte fièrement son surnom "Blade Jumper".

Note 1. Rehm, l'avantage du désavantage (L'Équipe 31/05/2016)

Voir plus bas Débat

 

Schéma de prothèse de membre inférieur

3 éléments : l’emboîture, le manchon, la prothèse proprement dite

L’emboîture relie la prothèse au moignon (membre amputé), elle est la base sur laquelle se fixent les éléments de la prothèse, elle permet l’appui au moignon et transmet l’énergie du corps vers le "membre artificiel". Elle peut être réalisée avec un matériau composite¹ appelé "carbone tubulaire". Ce sont des fibres de carbone imprégnées de résine acrylique. D’autres composites sont formés avec du Kevlar², des fibres de verre ou de carbone, tous biocompatibles, qui permettent l’allègement de la prothèse et un meilleur aérodynamisme.

1. Un composite correspond à l'assemblage d'au moins deux matériaux non miscibles mais ayant une forte capacité d'adhésion. Un composite se compose d'une matrice et d'un renfort auxquels peuvent être ajoutés des charges ou des additifs. Le but est d'obtenir un nouveau matériau ayant des performances supérieures aux éléments seuls qui le composent. (Tpe-la-prothese-sportive)

2. Voir aussi Kevlar

L’emboîture, destinée à recevoir le moignon directement, est conçue sur mesure pour éviter tout mouvement du moignon à l'intérieur. Elle sert notamment à la transmission des forces au cours de l’appui et activation de la prothèse par le moignon lors de l’exercice prothétique.

Le manchon est l’interface entre la peau et l’emboîture, il est destiné à protéger le membre, assurer le confort et améliorer la performance. Partie souple de la prothèse, il est le plus souvent en silicone, matériau choisi pour son élasticité, sa biocompatibilité, sa durabilité et sa capacité à réduire les frottements et les irritations. Des copolymères ou du polyuréthane sont aussi employés. Quelle que soit la qualité des autres composants de la prothèse, un manchon de mauvaise qualité engendra moins de confort et peu de contrôle. Le manchon a aussi pour fonction de faciliter la mise en place du moignon dans la prothèse.

La prothèse elle-même (pied prothétique) constitue la pièce terminale de la prothèse. Elle assure le contact au sol. Les pieds des cheetah, dits de "propulsion", ont comme caractéristique d’être constitués en fibre de carbone - la disposition, la longueur et la largeur des lames en carbone permettant une restitution d’énergie lors du pas prothétique. Rappelons que pied, genou, jambe, main… ne supportent pas les mêmes efforts selon le sport pratiqué.

Sources

Mediachimie

La prothèse dans le handisport (PDF pp 6-7)

Voir aussi

Comment sont conçues les prothèses sportives (handicap.fr 02/09/2024) [archive sans vidéo] "Il dispose d'un atelier de réparation au sein du village olympique. Ottobock, spécialiste des prothèses, nous a ouvert les portes de son agence parisienne pour découvrir les secrets des lames de courses, prêtes à enflammer les sites paralympiques..."

 

Témoignage

"Sans la lame, nous n’avons pas la sensation de rebond essentielle pour nous. La lame nous permet aussi d’être propulsés vers l’avant. C’est 'facilitant' dans le sens où cela comble convenablement les déficits que l’on peut avoir par rapport à nos pathologies. Combien coûte un tel outil ? C’est assez onéreux… Une lame classique sans emboîture personnalisée coûte environ 7 000 euros. Mais en fonction du modèle, on peut aller jusqu’à 12 000 euros. Pour la financer, on peut se faire aider grâce à des partenaires, ou bien grâce à des associations, ce que j’ai fait. Pour la première lame, c’est l’association 'Entr’aide' qui m’a aidée. En ce moment je recherche activement encore deux lames, une de course et une de saut car nous n’utilisons pas les mêmes."

Alexandra Nouchet, para-athlète

 

Débat

Les athlètes handisports peuvent-ils concourir au même titre que les valides ?

Tous les sportifs valides ne sont pas forcément d'accord que les athlètes handisport concourent avec eux et inversement.

Voir Markus Rehm

Quelques arguments "pour" (PDF pp 12-13)

Les lames en carbone ont seulement pour but de compenser le handicap de l’amputation.

La prothèse n'est pas un avantage car de toute façon c'est un corps étranger auquel il faut s'habituer et qui ne fonctionne de la même façon qu'une jambe normale, pour avoir un ressort il faut taper le plus fort possible le sol pour plier la prothèse (fessiers).

La prothèse est loin d'être un avantage en effet lors d'un départ de course celle-ci pousse les athlètes verticalement au lieu des les propulser horizontalement comme c'est le cas pour les athlètes valides...

Quelques arguments "contre" (PDF p.13)

Il ne s’agit pas du même sport (muscles) donc ils ne sont pas sur le même pied d’égalité [si on peut dire].

La lame de carbone à un effet de ressort (physique, enjambée de 5 à 6 m)

Un handicapé peut participer en tant que valide seulement si sa prothèse n’a pas de rapport avec le sport qu’il pratique (exemple : un athlète faisant du saut en longueur avec une main amputée)

Avec l'évolution technologique rapide que nous connaissons de nos jours les athlètes handisports finiront un jour par dépasser les valides (hommes bioniques ?) ce qui aurait un effet nocif sur la motivation des athlètes valides.

Les athlètes handisports amputés d'une jambe disent souvent que leur prothèse surpasse les capacités de leur jambe valide, ils sont obligés de la freiner alors imaginer quand les deux jambes sont amputées...

Vu dans Handicap et évolution scientifique et technologique (la prothèse dans le handisport) 17/11/2015 (PDF)

 

Histoire de la prothèse

Handicap et évolution scientifique et technologique (la prothèse dans le handisport) 17/11/2015 (PDF)

L’histoire de l’amputation – et des prothèses – remonte à l’aube de l’humanité, à la Préhistoire. Elle est liée au développement des civilisations et des cultures et aux découvertes et inventions dans le domaine de la médecine. Les plus vieilles traces d’amputations peuvent être retrouvées sur des peintures rupestres préhistoriques datées de 36 000 ans. Elles montrent en négatif des empreintes de mains mutilées. Les raisons de ces amputations peuvent s’expliquer par des croyances religieuses.

Lire des vidéos

Le handicap à la Préhistoire (10/03/2023) - Archéo Nouks. Le handicap est un sujet important sur lequel nos sociétés ont encore beaucoup de progrès à faire. Mais qu’en est-il durant la Préhistoire ? Quelle place avait le handicap ? Y avait-il des soins ou du rejet ? Voyons ce que peut nous apprendre l’archéologie.

Le handicap à travers la paléo-anthropologie (Sciences et Avenir). Le mardi 13 août 2024, à l'occasion de la conférence sur "L'archéologie du handicap. Amputer, réparer et appareiller dans les sociétés du passé", Dominique Leglu, directrice éditoriale de Sciences et Avenir - La Recherche, a interviewé la paléo-anthropologue Valérie Delattre afin d'en savoir plus sur le handicap dans le passé.

Égypte ancienne. D'après des chercheurs allemands, les Égyptiens étaient capables d'amputer et de concevoir des prothèses ; ils appuient leur théorie sur une momie d'une femme morte il y a environ 3 000 ans. Elle fut amputée de son orteil droit qui fut remplacé par une prothèse en bois sculpté, composée de trois parties, elle est maintenue par une gaine en cuir cousue et du textile. Les traces d'usure montrent qu'elle a servi et les chercheurs pensent qu'elle permettait un assez bon mouvement. 

Durant l'Antiquité, les Grecs et les Romains fabriquaient aussi des prothèses ("jambe de bois"). À ces époques les procédés de fabrication des prothèses ont évolué avec la technologie et les nouveaux matériaux mais le principe d'appareillage n'a pas vraiment changé.

 

Blessés et infirmes

Médecine et chirurgie de guerre (plaies, blessures diverses) chez les Gréco-romains :  les Grecs ont inventé la médecine sportive [...] la contribution des Romains fut remarquable dans le domaine de la chirurgie militaire (ils inventèrent des instruments ingénieux) et de la Santé publique.

Vu dans Gladiateurs.

Au Moyen-âge, les "Hôtels-dieu" et autres hospices sont mis en place pour accueillir les infirmes, les pauvres et les miséreux de la société. Le handicap suscite la peur, c'est pourquoi la société répond au besoin de s'occuper de la différence par l'enfermement. En parallèle, la Cour des Miracles était le fief parisien des mendiants, infirmes et voleurs de multiples origines. Un lieu insalubre mais qui, à la nuit tombée, faisait disparaître par miracle les soucis de chacun. Louis XIV est un des pionniers de cette démarche en ordonnant la création l'Hôpital de la Salpêtrière pour le renfermement des mendiants, et de l'Institution des Invalides pour l'accueil des soldats invalides ou âgés. À la mort de Louis XIV, ce système d'enfermement et d'exclusion des infirmes s'affaiblit au profit de la médecine et de nouveaux courants de pensées.

Vu dans Histoire et étymologie du Handicap (PDF)

 

Au Moyen Âge, les prothèses n'ont qu'un but fonctionnel comme les pilons et les crochets. L’inconvénient est le poids et l’uni-fonctionnalité.

XVIe siècle. L’amputation bénéficie, au fil des siècles, des techniques chirurgicales qui feront éclore, notamment sur les champs de bataille de la Renaissance, les savoir-faire audacieux du barbier-chirurgien¹ français Ambroise Paré (1510-1590) – qui développe de nombreuses techniques d'amputation (ligatures des vaisseaux) et de cautérisation au fer chaud et est le créateur des armatures métalliques, des pilons articulés et des cuissards à pilon.

Note 1. [archive sans vidéo]

XVIIe siècle. Puis viennent les savoir-faire des chirurgiens des Invalides, appareillant les nombreux mutilés des guerres de Louis XIV (1638-1715, règne 1643-1715)

 

Hôtel des Invalides

Après la guerre de Trente Ans (1618-1648) les soldats estropiés grossissent les rangs des mendiants des quartiers insalubres parisiens. Louis XIV crée en 1670 l’hôtel des Invalides pour "ceux qui ont exposé leur vie et prodigué leur sang pour la défense de la monarchie [pour qu’ils] passent le reste de leurs jours dans la tranquillité". Il peut accueillir 4 000 militaires que l’on appareille et qui devront encore servir l’État en travaillant dans des ateliers de confection de vêtements, de broderie, de calligraphie. Aujourd’hui encore, il accueille les militaires gravement blessés en opérations extérieures et ceux dont la vie a été à jamais figée...

Vu dans Numerama

 

Tous ces nombreux chirurgiens ont recours aux prothèses pour assister leurs patients et élaborent de nouveaux dispositifs qui seront utilisés jusqu'au XXe siècle comme le cuissard à pilon.

 

Illustration

"Mesures à prendre. Jambe de bois à pilon, pour amputé de cuisse, noire, cirée, à pilon caoutchouc. Jambe artificielle à pilon, pour amputé de cuisse..." (Bibliothèque numérique Medica) Catalogue illustré d'instruments de chirurgie 1913 (auteur Michel Bruneau & Cie)

 

Les guerres et leur nombre impressionnant de démembrés et de brûlés, de mutilés et d'amputés, ont permis l'essor des technologies prothétiques et des entreprises qui les conçoivent. À cause de la Guerre de Sécession (1861-1865) des centaines d'entreprises spécialisées émergent, soutenues par un gouvernement qui appareillait ses vétérans. Pour mémoire, les deux guerres mondiales : 1ère (1914-18) ≈ 300 000 amputés, 2nde (1939-45) ≈ plusieurs millions.

Voir 11 Novembre Mes hommages

 

Médecine de guerre

[...] surtout les situations extrêmes, le manque de moyens sur le terrain, l’horreur vécue par les soldats dans leur chair ont forcé à faire assaut d’ingéniosité et de créativité. Parce qu’elle n’a jamais eu le temps d’attendre, la médecine militaire a fait faire à la médecine "tout court" d’immenses progrès.

Greffes, prothèses, ambulances, garrots, pansements, évacuations sanitaires, anesthésie et asepsie - en particulier de ce que l’on n’appelait pas encore les blocs opératoires - naissent non loin des champs de bataille. La chirurgie maxillo-faciale (avec les Gueules cassées), la kinésithérapie, la rééducation, la transfusion aussi...

Vu dans (et à lire !) Un livre sur la médecine militaire

 

De nos jours les prothèses se sont surtout inspirées du modélisme, de la navigation (résine) et de l'aviation (fibre de carbone). Une prothèse a une durée de vie de 5ans.

 

Les causes d'amputation

Les causes d’amputation (Adepa) [archive]

1. Accidents (20% des amputations)

Accidents de travail, domestique, de voiture.

Voir Markus Rehm

Brûlure : électrocution, gelure (brûlure par le froid). Comme pour une brûlure, la gelure peut être superficielle ou profonde. Elle peut parfois atteindre les muscles et les os.

2. Les maladies (80% des amputations)

65% sont des personnes âgées de plus de 65 ans.

Artérite (ensemble des lésions touchant les artères qui s'accompagnent d’un rétrécissement du calibre des artères). L’obstruction de la circulation sanguine est alors partielle ou totale, dans quel cas les conséquences peuvent être dramatiques.

Gangrène : nécrose des tissus si mauvaise circulation du sang.

Artériosclérose, durcissement et épaississement des parois des artères (intima)

Cancers

La lèpre est une maladie infectieuse chronique. La maladie touche principalement la peau, les nerfs périphériques, la muqueuse des voies respiratoires supérieures ainsi que les yeux. Le symptôme le plus courant est la résorption osseuse.

3. Amputations congénitales (dues à un membre mal formé)

Voir Oscar Pistorius

Documentation en vidéo

Amputer, réparer et appareiller dans les sociétés du passé [1:15:47] La longue histoire des prothèses est indissociable de celle des humains. Les premiers humains debout ont inventé des bâtons de support, des béquilles, des cannes et des appareillages improvisés, des substituts pour remplacer un membre absent ou défaillant...

 

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Généralité, voir

Jeux paralympiques

Attelle – Orthèse – Podologue – Prothèse dans Lexique "phyto-médical"

 

Concernant le matériel du para-athlète

Handicap et évolution scientifique et technologique (la prothèse dans le handisport) 17/11/2015 (PDF)

Matériaux pour les prothèses des para sportifs (Mediachimie) 01/07/2024 [PDF]

Les fauteuils de compétition (Jeux paralympiques)

 

Les chaussures et le sport

World Athletics (anciennement, en anglais : International Association of Athletics Federations, IAAF) est la fédération sportive internationale chargée de régir les fédérations nationales d'athlétisme et d'organiser les compétitions internationales mondiales. – PDF p.11

L'Éthiopien Abebe Bikila est une légende du marathon et des Jeux olympiques, et pour cause : il est le premier athlète africain à remporter une médaille d'or aux JO ! L'histoire pourrait s’arrêter là, mais elle est encore plus folle : ayant l'habitude de s'entrainer pieds nus, il décida de courir le marathon sans chaussures, tout simplement car il était plus performant ainsi. C'est ainsi qu'à 28 ans, il a battu le record du monde lors des JO de Rome 1960 [archive]

Voir

Bonnes chaussures bien lacées

Courir pieds nus PDF (Entraînement-sportif)

Et si on marchait sans chaussures (Notre-temps) [archive]

 

 

 

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